JP2009074590A - ボールねじ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボールねじ装置の樹脂製の連通部材の温度上昇を抑制する手段を提供する。
【解決手段】外周面３ａに螺旋状の軸軌道溝４を形成したねじ軸３と、内周面５ａに軸軌道溝４に対向するナット軌道溝６を形成したナット５と、軸軌道溝４とナット軌道溝６ととで形成される負荷路をグリースにより潤滑されながら転動するボール２と、負荷路の両端を連通する曲折した連通路を形成した樹脂材料からなる連通部材１２と、ナット５の外周面からナット軌道溝６に貫通し、連通部材１２の脚部１３をそれぞれ嵌合する嵌合穴９ａ、９ｂ等とを備えたボールねじ装置１において、連通部材１２の脚部１３とナット５の嵌合穴９ａ、９ｂ等との嵌合面に、ナット５の内部から外部に通ずるグリース排出溝２０を形成し、このグリース排出溝２０に、ナット５の内部に供給されたグリースを流入させ、脚部１３とナット５の嵌合穴９ａ、９ｂ等との嵌合面を冷却する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、工作機械や産業機械、電動射出成形機、電動プレス成形機等の機械装置の移動台の位置決め用や搬送用等の直線移動機構の駆動や動力伝達用に用いられるボールねじ装置に関する。

近年、電動射出成形機で成形される射出物の薄肉化に伴い、電動射出成形機の直線駆動に用いられるボールねじ装置の高速作動に対する要求が高まっている。
この高速化のためには、チューブ式の循環方式と同様にしてボールの負荷バランス等を考慮すること、およびボールを負荷路からの連通路に掬い上げる際に、軸軌道溝の接線方向に掬い上げることが有効であるが、このような接線掬上が可能な連通部材は、複雑な連通路の形状や、外形形状を有しているため、複雑な形状を低コストで製作できる樹脂材料を用いた射出成形が一般に用いられている。

従来のボールねじ装置は、ねじ軸の外周面に螺旋状に形成した軸軌道溝と、ナットの内周面に形成した軸軌道溝に対向するナット軌道溝とを複数のボールを介して螺合させ、樹脂製の連通部材の脚部をナットに設けた長穴からなる嵌合穴に嵌合させて固定し、対向配置された軸軌道溝とナット軌道溝とで形成される負荷路の両端を、連通部材に形成した連通路で連通させて循環路を形成し、循環路内に充填したグリースでボールの転動を潤滑しながら、連通部材の脚部の端部に形成したタング部の一方で負荷路からボールを掬上げ、他方で負荷路に戻してボールを循環させ、ねじ軸の回転運動をナットの直線運動に変換している（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−８３５１９号公報（第４頁段落００１５−第５頁段落００１７、第２図）

しかしながら、上述した従来の技術においては、ナットに設けた嵌合穴に樹脂製の連通部材の脚部を嵌合させているため、電動射出成形機等の高速、高負荷の条件下で用いるボールねじ装置の場合は、ナットとボールとの接触摩擦によりナットの温度が上昇し、樹脂で形成された連通部材は熱伝導率が低く、かつ異種材料が嵌合する連通部材とナットとの嵌合面ではナットと連通部材との間の熱伝達も期待できないので、連通部材の温度が上昇し易くなり、熱影響により連通部材が劣化して、クラックや欠け等が発生し易くなるという問題がある。

また、通常、高速、高負荷の条件下で用いるボールねじ装置の場合には、作動中にグリースを補給し続ける自動補給が行われているため、ナットと連通部材の嵌合面の僅かな隙間等にナット内のグリースが滲み出して滞留し、ナットの温度の上昇によりグリースの温度が上昇し、離油（グリースの基油と増ちょう剤が分離する現象をいう。）が生じ、樹脂で形成された連通部材を化学的に劣化させる可能性があるという問題がある。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、樹脂製の連通部材の温度上昇を抑制する手段を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、外周面に螺旋状の軸軌道溝を形成したねじ軸と、内周面に前記軸軌道溝に対向するナット軌道溝を形成したナットと、前記軸軌道溝とナット軌道溝とを螺合させる複数のボールと、前記軸軌道溝とナット軌道溝とで形成される負荷路と、該負荷路を転動するボールを潤滑するグリースと、前記負荷路の両端を連通する曲折した連通路を形成した樹脂材料からなる連通部材と、前記ナットの外周面から前記ナット軌道溝に貫通し、前記連通部材の脚部をそれぞれ嵌合する嵌合穴とを備えたボールねじ装置において、前記連通部材の脚部と前記ナットの嵌合穴との嵌合面に、前記ナットの内部から外部に通ずるグリース排出溝を形成し、該グリース排出溝に、前記ナットの内部に供給されたグリースの一部、または全部を流入させ、前記嵌合面を冷却することを特徴とする。

これにより、本発明は、グリース排出溝を通過するグリースにより、ナットの嵌合穴と連通部材の脚部との嵌合面を冷却することができ、樹脂製の連通部材の温度上昇を抑制して、連通部材の劣化を防止することができるという効果が得られる。

以下に、図面を参照して本発明によるボールねじ装置の実施例について説明する。

図１は実施例１のボールねじ装置の断面を示す説明図、図２は実施例１のナットの上面を示す説明図、図３は実施例１の連通部材を示す斜視図、図４は実施例１の半割連通部材を示す斜視図である。
図１において、１はボールねじ装置である。
２はボールねじ装置１の転動体としてのボールであり、合金鋼等の鋼材で製作された球体である。

３はボールねじ装置１のねじ軸であり、合金鋼等の鋼材で製作された棒状部材であって、その外周面３ａには、円弧状断面形状の軸軌道溝４が所定のリードで螺旋状に形成されている。
５はボールねじ装置１のナットであり、合金鋼等の鋼材で製作された円筒状部材であって、その内周面５ａには、軸軌道溝４と対向する円弧状断面形状のナット軌道溝６が軸軌道溝４と同じリードで形成されており、その外周部の一方の端部には、ナット５を図示しない機械装置の移動台にボルト等で固定するためのフランジ部７が設けられている。

また、ナット５には、図２に示すように、ナット５の外周面の一部を軸方向と平行に切欠いた平面８が形成され、その平面８には、後述する連通部材１２の脚部１３を嵌合させるナット軌道溝６に達する長穴である嵌合穴９ａ〜９ｄ、および連通部材１２をナット５に固定するための図示しない固定具を締結する小ねじ等を螺合させるねじ穴１０が形成されている。

更に、１つの連通部材１２の２つの脚部１３をそれぞれ嵌合させる２つの嵌合穴９ａ、９ｂのそれぞれの相手穴側には、Ｕ字状の連通部材１２の内側の曲げＲとの干渉を避けるための座ぐり部１１が設けられている。
他の２つの嵌合穴９ｃ、９ｄにも同様の座ぐり部１１が設けられている。
連通部材１２は、図３に示すように、両端部にナット５の嵌合穴９ａ、９ｂまたは嵌合穴９ｃ、９ｄに嵌合する脚部１３が形成され、内面にボール２が通過可能な直径を有する略Ｕ字形に曲折した連通路１４（図４、図６参照）が形成されたＵ字状の中空部材であって、概ね連通路１４を移動するボール２の移動方向に沿って縦方向（図２における紙面に直交する方向をいう。）に２分割された半割連通部材１２ａ、１２ｂを組合せて構成されており、それぞれの半割連通部材１２ａ、１２ｂは、ポリアセタール（ＰＯＭ：ｐｏｌｙｏｘｙｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）等の樹脂材料で射出成形により形成されている。

一方の半割連通部材１２ａには、図４に示すように、一端に負荷路からボール２を掬い上げて連通路１４へ導くタング部１５が、軸軌道溝４の溝筋に正対し、軸軌道溝４の溝形状に沿うように突出して形成され、他端には、ナット軌道溝６の断面形状と同等の形状の半円弧状の切欠部１６が形成されており、タング部１５と切欠部１６との間は、連通路１４の略半分を形成する円弧凹面がＵ字状に曲折して形成されている。

他方の半割連通部材１２ｂも半割連通部材１２ａと同様に形成され、半割連通部材１２ｂのタング部１５側を、半割連通部材１２ａの切欠部１６側に合せて組合せ、連通部材１２が形成される。
このような、連通部材１２は、脚部１３を嵌合穴９ａ、９ｂまたは嵌合穴９ｃ、９ｄに嵌合させて、図示しない固定具によりナット５の平面８に小ねじ等で締結されてナット５に固定される。

これにより、連通部材１２の内面が連通路１４として機能し、ねじ軸３の軸軌道溝４とこれに対向するナット５のナット軌道溝６とにより形成される負荷路の両端が連通路１４により連通され、ボール２が循環する循環路が形成される。
本実施例の循環路は、ナット５の軸方向に２箇所形成されている。
１８は潤滑剤供給口であり、ナット５の外周面から内周面５ａに、または負荷路を構成していないナット軌道溝６の溝底に貫通し、口元に管用テーパねじが形成された穴であって、ねじ軸３の外周面３ａとナット５の内周面５ａとの間、または負荷路を構成していないナット軌道溝６と軸軌道溝４との間に潤滑剤としてのグリース（例えば、リューベ製グリース、型式ＹＳ２（基油：鉱油、増ちょう剤：リチウム石けん））を供給する。

２０はグリース排出溝であり、連通部材１２の半割連通部材１２ａ、１２ｂのそれぞれのタング部１５側の外周面、つまり脚部１３の嵌合穴９ａ、９ｂ等との嵌合面に形成された、ナット５の内部からナット５の外部に通ずる円弧状断面または矩形断面を有する溝であって、潤滑剤供給口１８からナット５の内部に供給されたグリースをナット５の外部に排出する排出溝として機能する。

なお、グリース排出溝２０は、半割連通部材１２ａ、１２ｂのそれぞれの切欠部１６側の外周面に設けるようにしても、ナット５に設けた嵌合穴９ａ、９ｂ等の脚部１３との嵌合面、つまり嵌合穴９ａ、９ｂ等の内面に設けるようにしてもよく、それぞれを複数設けるようにしても、これらを組合せて設けるようにしてもよい。
また、グリース排出溝２０のナット５の外側の開口を、座ぐり部１１に開口させて、座ぐり部１１に滞留するグリースを入替えながらナット５の外部に排出するようにしてもよい。

上記の循環路には、複数のボール２が装填されると共に、潤滑剤供給穴１８から所定の量のグリースが注入され、ねじ軸３を回転させることによってボール２が循環路を循環し、グリースにより潤滑されながら負荷路を転動するボール２がナット５に加えられた荷重を往復動自在に支持してナット５をねじ軸３の軸方向に沿って直線的に往復移動させ、ねじ軸３の回転運動がナット５の直線運動に変換される。

このボールねじ装置１の作動のときに、グリースが潤滑剤供給口１８から間欠的または連続的にナット５の内部に自動補給され、ねじ軸３の外周面３ａや軸軌道溝４に付着したグリースが、ねじ軸３の回転に伴ってグリース排出溝２０のナット５の内部側の開口へ流入し、ナット５の外部側の開口から流出する。
これにより、ナット５の嵌合穴９ａ、９ｂ等と連通部材１２の脚部１３とのそれぞれの嵌合面が、グリース排出溝２０を通過するグリースにより冷却され、樹脂製の連通部材１２の温度上昇を抑制して、連通部材１２の劣化を防止する。

また、グリースによる冷却作用により、嵌合穴９ａ、９ｂや嵌合穴９ｃ、９ｄの周辺が冷却され、座ぐり部１１や、ナット５の嵌合穴９ａ、９ｂ等と連通部材１２の脚部１３との嵌合面の隙間等に滞留するグリースの温度上昇を抑制することができ、グリースの離油を防止することができる。
以上説明したように、本実施例では、記連通部材の脚部とナットの嵌合穴との嵌合面に、ナットの内部から外部に通ずるグリース排出溝を形成し、そのグリース排出溝により、ナットの内部に供給されたグリースをナットの外部に流出させるようにしたことによって、グリース排出溝を通過するグリースにより、ナットの嵌合穴と連通部材の脚部との嵌合面を冷却することができ、樹脂製の連通部材の温度上昇を抑制して、連通部材の劣化を防止することができると共に、座ぐり部や、ナットの嵌合穴と連通部材の脚部との嵌合面の隙間等に滞留するグリースの温度上昇を抑制してグリースの離油を防止することができる。

なお、本実施例においては、グリース排出溝２０は、連通部材１２の脚部１３の外周面に設けるとして説明したが、図５に示すように、連通部材１２の脚部１３に樹脂成形におけるヒケを防止するための肉盗み部２２を設ける場合には、各肉盗み部２２をそれぞれ千鳥状に連結する連結溝２３を脚部１３の外周面に設け、この連結溝２３と肉盗み部２２とにより、ナット５の内部からナット５の外部に通ずるグリース排出溝２０を形成するようにしてもよい。

このようにすれば、ナットの嵌合穴と連通部材の脚部との嵌合面を更に冷却することができると共に、肉盗み部２２に滲み出したグリースを入れ替えて、その滞留を防止することができる。

図６は実施例２のグリース排出溝の断面を示す説明図である。
なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施例のグリース排出溝２５は、図６に示すように、連通部材１２のタング部１５の背面側の、ねじ軸３の外周面３ａの半径方向外側に形成された、ナット５の内部からナット５の外部に通ずる円弧状断面または矩形断面を有する溝であって、ナット５の内部側は暗渠とされており、その開口部にはねじ軸３の外周面３ａに付着したグリースをグリース排出溝２５へ導く掬上部２６が、ねじ軸３の外周面３ａの半径方向外側で、軸軌道溝４の溝筋に正対し、ねじ軸３の外周面３ａとナット５の内周面５ａとの間の空間に突出して、ねじ軸３の外周面３ａに摺接、または近接するように形成されている。

これにより、ボールねじ装置１が作動したときに、潤滑剤供給口１８から間欠的または連続的にナット５の内部に自動補給され、ねじ軸３の外周面３ａや軸軌道溝４に付着したグリースが、ねじ軸３の回転に伴って、掬上部２６に掬い上げられてグリース排出溝２５に流入し、ナット５の外部側の開口から流出する。
このように、本実施例のグリース排出溝２５には、掬上部２６が設けられているので、ナット５に内部に供給されたグリースを、より積極的にナット５の外部に排出することができ、グリース排出溝２５を通過するグリースにより、ナット５の嵌合穴９ａ、９ｂ等と連通部材１２の脚部１３とのそれぞれの嵌合面を積極的に冷却することができ、樹脂製の連通部材１２の温度上昇を更に抑制して、連通部材１２の劣化を更に防止することができる。

また、グリースによる積極的な冷却作用により、嵌合穴９ａ、９ｂや嵌合穴９ｃ、９ｄの周辺がより冷却され、座ぐり部１１や、ナット５の嵌合穴９ａ、９ｂ等と連通部材１２の脚部１３との嵌合面の隙間等に滞留するグリースの温度上昇を更に抑制することができ、グリースの離油を更に防止することができる。
以上説明したように、本実施例では、上記実施例１と同様の効果に加えて、グリース排出溝のナットの内部側の開口部に、ねじ軸の外周面に摺接、または近接させた掬上部を設け、この掬上部によりねじ軸に付着したグリースをグリース排出溝に導くようにしたことによって、ナットに内部に供給されたグリースを、より積極的にナットの外部に排出することができ、グリース排出溝を通過するグリースによる冷却作用を更に高めることができる。

実施例１のボールねじ装置の断面を示す説明図 実施例１のナットの上面を示す説明図 実施例１の連通部材を示す斜視図 実施例１の半割連通部材を示す斜視図 実施例１のグリース排出溝の他の態様を示す説明図 実施例２のグリース排出溝の断面を示す説明図

符号の説明

１ ボールねじ装置
２ ボール
３ ねじ軸
３ａ 外周面
４ 軸軌道溝
５ ナット
５ａ 内周面
６ ナット軌道溝
７ フランジ部
８ 平面
９ａ〜９ｄ 嵌合穴
１０ ねじ穴
１１ 座ぐり部
１２ 連通部材
１２ａ、１２ｂ 半割連通部材
１３ 脚部
１４ 連通路
１５ タング部
１６ 切欠部
１８ 潤滑剤供給口
２０、２５ グリース排出溝
２２ 肉盗み部
２３ 連結溝
２６ 掬上部

Claims (2)

1. 外周面に螺旋状の軸軌道溝を形成したねじ軸と、内周面に前記軸軌道溝に対向するナット軌道溝を形成したナットと、前記軸軌道溝とナット軌道溝とを螺合させる複数のボールと、前記軸軌道溝とナット軌道溝とで形成される負荷路と、該負荷路を転動するボールを潤滑するグリースと、前記負荷路の両端を連通する曲折した連通路を形成した樹脂材料からなる連通部材と、前記ナットの外周面から前記ナット軌道溝に貫通し、前記連通部材の脚部をそれぞれ嵌合する嵌合穴とを備えたボールねじ装置において、
   前記連通部材の脚部と前記ナットの嵌合穴との嵌合面に、前記ナットの内部から外部に通ずるグリース排出溝を形成し、該グリース排出溝に、前記ナットの内部に供給されたグリースの一部、または全部を流入させ、前記嵌合面を冷却することを特徴とするボールねじ装置。
2. 請求項１において、
   前記グリース排出溝の前記ナットの内部側の開口部に、前記ねじ軸の外周面に摺接、または近接させた掬上部を設け、該掬上部により、前記ねじ軸に付着したグリースを前記グリース排出溝に導くことを特徴とするボールねじ装置。

Images